Was ist Augmented Reality?

GluehlampeAugmented Reality (AR) ist ja bereits schon etwas länger in aller Munde. Durch IPhones und andere Mobiltelefone erlebt es gerade im Consumer-Bereich nochmal einen kleinen Hype.

Auch ich hab schon das eine oder andere über diese Technologie geschreiben. Deshalb wird es mal Zeit zu klären, was Augmented Reality eigentlich ist und wie es funktioniert.

Begriffserklärung und -abgrenzung

Als Augmented Reality wird die Kombination aus realer und virtueller Welt genannt. Das besondere an Augmented Reality ist nicht nur die Kombination, sondern dass man diese interaktiv in Echtzeit erleben kann.

Augmented Reality ist aber nicht der einzige Begriff den es in diesem Zusammenhang gibt.

Verstärkt man nämlich den virtuellen Anteil so stark, dass im Grunde nur noch die virtuelle Welt mit einzelnen realen Elementen übrig bleibt, spricht man von der sogenannten erweiterten Virtualität (Augmented Virtuality) und nicht mehr von der erweiterten Realität. Allerdings wird dieser Begriff in der Praxis nur selten benutzt. Der Oberbegriff für diese beiden Mischwelten lautet dann Mixed Reality.

Da ein Bild ja mehr sagt als Tausend Worte, hier ein kleines Schaubild:

Realitaets-Virtualitaets-Kontinuum

Das Bild zeigt das sogenannte Realität-Virtualitäts-Kontinuum nach dem Wissenschaftler Paul Milgram.

Wofür gibt es AR?

Die Gründe sowie deren Einsatzgebiete sind vielfälltig und nicht nur dem Spieltrieb zu verdanken, wie man schnell meinen könnte.

Natürlich sind Einsatzgebiete im Bereich der Unterhaltung sehr bekannt, wie z. B. bei Sportübertragungen, wo etwa Nationalflaggen in das Spielfeld hinein projiziert werden, oder im Bereich der Mobiltelefone, wo es z.B. mittlerweile schon einige Iphone-Apps (siehe weiter unten) gibt.

Es gibt auch Anwendungsgebiete in der Medizin und in der Industrie, wo zum Beispiel dem Arbeiter Handlungsanweisungen vorgezeigt werden oder etwa zum Simulieren von Bewegungsabläufen komplexer Industrieroboter in der automatisierten Produktion.

Wie trete ich in die neue Welt ein?

Es gibt zwei Möglichkeiten die beiden Welten in Echtzeit zu mischen und für den Benutzer erlebbar zu machen.

  1. Der Benutzer schaut durch eine Art Glasscheibe direkt in die reale Welt, auf der dann virtuelle Körper hinzugefügt werden.
  2. Der Benutzer schaut auf ein Videodisplay, auf dem per Computer das Kamerabild der realen Welt mit virtuellen Körpern gemischt wird.

Während die erste Version den Vorteil hat, dass man direkt in die echte Welt schaut und so auch keine Verzerrungseffekte hat, kann man mit der zweiten viel bessere Effekte erzielen.

Zum Beispiel ist es nur mit dieser möglich einen virtuellen Gegenstand hinter einem realen Gegenstand erscheinen zu lassen. Das Verhalten der virtuellen Elemente kann besser in die reale Welt eingebettet werden.

Die heutigen Augmented Reality Anwendungen, die Flash nutzen, auf dem Iphone laufen oder auch WPF-Desktopanwendungen gehören alle zur zweiten Kategorie.

Augmented Reality Demos

Mobile Telefone haben heutzutage alles um Augmented Reality Anwendungen zu betreiben. Ein GPS-Modul versorgt den Benutzer mit Daten über seine Position, eine Kamera zeichnet die reale Welt auf und ein Display ist auch vorhanden. Das haben schon ein paar findige Iphone-App-Entwickler erkannt und haben schon einige beeindruckende Applikationen entwickelt.

Das folgende Augmented Reality IPhone App ist ein gutes Beispiel dafür:

Aber auch mit dem Browser kann man witzige Effekte mit dieser Technik erzielen, wie der nächste Film demonstriert. Das Video zeigt einen begeisterten User, der eine Promo-Aktion (eine AR-Software) der Firma GE testet.

Wie mischt man nun die Realität mit der Virtualität?

Ohne jetzt zu sehr in die Materie einzusteigen will ich das Vorgehen erstmal schematisch aufzeigen.

  1. Zuerst muss man die Position und die Blickrichtung des Benutzers erfassen.
  2. Dann müssen die virtuellen Elemente der realen Positon und der Blickrichtung angepasst werden und im virtuellen Raum platziert werden.
  3. Zum Schluss muss die Szene dann noch dargestellt werden.

Augmented Reality

Um einen kleinen Eindruck zu bekommen wie solche eine Platzierung eines virtuellen Körpers im 3D-Raum aussehen kann und was dabei so zu beachtet ist, empfehle ich Euch mein 3D Einführungs-Tutorial mit WPF.

Frameworks für Softwareentwickler

Eine Augmented Reality Software zu programmieren ist nicht ganz einfach, wie man sich vorstellen kann. Es gibt aber einige findige Softwareentwickler, die sich die Mühe gemacht haben kostenlose Frameworks zu programmieren mit denen man relativ einfach seine eigene AR-Software programmieren kann.

Das bekannteste Framework ist wohl die C- Bibliothek ARToolKit. Darauf aufbauend oder einfach davon adaptiert gibt es etliche andere, wie zum Beispiel das Java-Framework NyARToolKit oder das Flash Framework FLARToolkit, welches ich bereits in meinem Artikel Augmented Reality mit Flash vorgestellt hab.

Aber auch für Microsofts Silverlight gibt es ein Framework, das auf den Namen SLARToolkit hört und auf NyARToolKit basiert. Informationen hierzu sowie die passenden Download-Links gibt es in meinem dazugehörigen Artikel Augmented Reality mit Silverlight .

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